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报告题目： 金属基复合材料增材制造

报告嘉宾：张楷浩（香港科技大学（广州）

报告时间：2023年12月4日（周一），4:00 pm

报告地点：科技楼419

报告摘要：

　　现有基于粉末融合的金属增材制造技术难以满足新一代金属基复合材料发展所需的多材料复合、局部材料组织性能主动调控、高打印精度和高成型效率兼顾等需求。报告人以基于金属液滴定向沉积成型实现复杂构型的空间配置、以原位自生复合引入新型碳纳米增强体构筑高品质复合界面的思路开展了系列研究。本报告将主要介绍（1）一种基于熔融液滴沉积成形的金属增材制造新方法，以及所涉及的液滴打印过程中的流动传热传质共性规律。利用电流体动力喷射打印与激光快速熔化结合，实现了无需高温坩埚和喷嘴的10-100微米尺度的熔融金属液滴（如锡和铂等金属）逐滴喷射打印；进一步利用激光熔化快速移动的金属丝材，实现金属丝均匀熔断形成连续喷射的熔融液滴。理论结合实验探索了通过脉冲激光熔化高速运动（0.5-2 m/s）的Φ50 µm 304L不锈钢丝顶端，实现Φ100-160 µm熔融不锈钢液滴的连续均匀喷射。新方法成功将金属原料进料与增材制造能量输入过程解耦，适用于多尺寸、多金属材料的熔融液滴制备与沉积打印，有望突破现有粉末增材的局限实现高精度、多材料的金属3D打印；（2）一种通过石墨烯原位自生复合制备高性能金属基复合材料的方法和相应的力学强韧化机制。利用化学气相沉积法在金属衬底上生长高品质石墨烯层实现石墨烯-金属复合薄膜材料的原位制备。由于石墨烯增强相的结构连续性，该原位自生复合的方法能有效利用sp2杂化的二维碳纳米材料的层内本征特性提高石墨烯-金属界面剪切强度；同时原位生长的石墨烯层有效阻碍了金属薄膜内部剪切带的形成，并且在裂纹尖端区域提高了材料加工硬化性能，阻碍了裂纹扩展，这有效提高了复合材料的韧性。该石墨烯-金属原位自生复合方法可与前述增材制造技术结合，实现石墨烯强化金属基复合材料的原位增材制造。

报告人简介：

　　张楷浩博士，本科毕业于浙江大学能源与环境系统工程专业，在伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校机械工程系获得硕士与博士学位，2019至2021年在麻省理8040威尼斯·(Macau)官网机械工程系从事博士后研究工作，2021年11月回国加入香港科技大学（广州）系统枢纽智能制造学域担任助理教授。张楷浩博士的研究专注于石墨烯强化金属基复合材料的设计和制备，以及新型金属材料增材制造方法的研究，取得了系列原创性成果。他曾参与过多项美国国家自然科学基金会（NSF）和美国海军研究办公室（ONR）支持的关于石墨烯材料生长和金属纳米复合材料制备的项目，以及金属增材制造相关的企业研发项目。他在Advanced Functional Materials, Nano Letters，Advanced Electronic Materials, 2D Materials, Additive Manufacturing等期刊发表多篇学术论文。

　　欢迎感兴趣的师生参加！

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2023年11月27日